KR20150144632A - 전도성 적층체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 전도성 적층체 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

전도성 적층체 및 이의 제조방법{CONDUCTIVE LAMINATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 명세서는 전도성 적층체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
투명 전도성 필름은 빛의 투과성이 높으면서 전기가 통하는 성질을 가지는 얇은 박막을 의미하며, 액정 표시 소자(liquid crystal display), 일렉트로크로믹 디스플레이(ECD), 유기 전계발광소자(electroluminescence), 태양 전지, 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel), 플렉서블(flexible) 디스플레이, 전자페이퍼, 터치패널 등의 전압 인가형 공통 전극이나 화소 전극으로 널리 사용되고 있다.
투명 전도성 필름의 대표적인 예로는 ITO(Indium Tin Oxide)를 들 수 있으나, 제조방식의 한계로 인하여 대형화가 힘들고, 낮은 수율 및 높은 가격을 형성하고 있다. 또한, ITO는 플렉서블 필름으로의 적용이 곤란하므로, ITO를 대체할 수 있는 투명 전도성 필름의 개발이 필요하다.
본 명세서의 해결하고자 하는 과제는 전자소자에 적용할 수 있는 전도성 적층체 및 이의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 기판; 상기 기판 상에 구비된 수지층을 포함하고,
상기 수지층은 제1 성분이 경화되어 형성된 제1 경화물; 상기 제1 성분에 대하여 비상용성(immiscible)인 제2 성분이 경화되어 형성된 제2 경화물; 및 전도성 물질을 포함하며,
상기 제1 성분은 제1 모노머 또는 제1 올리고머이고, 상기 제2 성분은 제2 모노머 또는 제2 올리고머이며, 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물 중 적어도 하나는 패턴부를 형성하는 전도성 적층체를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기판을 준비하는 단계; 제1 성분, 제2 성분 및 용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계; 상기 조성물에 전도성 물질을 첨가하는 단계; 상기 기판 상에 상기 전도성 물질을 포함하는 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 조성물을 경화하여 수지층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 수지층은 상기 제1 성분이 경화되어 형성된 제1 경화물 및 상기 제2 성분이 경화되어 형성된 제2 경화물을 포함하며, 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물 중 적어도 하나는 패턴을 형성하는 상기 전도성 적층체의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 전도성 적층체를 포함하는 전극을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 표면 거칠기 값이 낮으므로, 전자소자에 포함되는 경우, 인접하는 층과의 접합력이 높은 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 우수한 광투과도 및 낮은 헤이즈 값을 가지므로, 전자소자의 투명 전극, 광산란층 등 여러 용도로 적용이 가능한 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 간단한 제조공정을 통하여 제조가 가능한 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 모아레 현상이 발생하지 않아, 전자소자에 포함되는 경우 우수한 시안성을 구현할 수 있다.
도 1은 제조예 1에 있어서, 분산제를 사용한 Ag 나노입자의 여러 용매에 대한 분산도를 실험한 것을 나타낸 것이다.
도 2는 제조예 1에 있어서, Ag 나노와이어의 표면이 리간드 물질에 의하여 치환이 되어 물과 톨루엔의 계면에 위치하는 것을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 전도성 적층체의 200 배 반사모드 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 전도성 적층체의 200 배 반사모드 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6은 비교예에 따른 전도성 필름의 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기판; 상기 기판 상에 구비된 수지층을 포함하고,
상기 수지층은 제1 성분이 경화되어 형성된 제1 경화물; 상기 제1 성분에 대하여 비상용성(immiscible)인 제2 성분이 경화되어 형성된 제2 경화물; 및 전도성 물질을 포함하며,
상기 제1 성분은 제1 모노머 또는 제1 올리고머이고, 상기 제2 성분은 제2 모노머 또는 제2 올리고머이며, 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물 중 적어도 하나는 패턴부를 형성하는 전도성 적층체를 제공한다.
본 명세서에서 "비상용성(immiscible)"이란 서로 혼합되지 않는 성질을 의미할 수 있다. 또한, 상기 "비상용성(immiscible)"이란 서로 다른 물질이 혼합(blend)되는 경우 각각 독립한 상(phase)으로 존재할 수 있는 성질을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "올리고머"는 문턱분자량 (Critical Molecular weight, Mc)보다 작은 분자량을 가지는 모노머의 중합체를 의미한다. 상기 문턱분자량이란 모노머가 중합되어 분자량이 늘어나면서 성질이 달라지다가 성질이 일정해지는 분자량의 크기를 의미할 수 있으며, 상기 문턱분자량보다 큰 분자량을 가지는 모노머의 중합체는 고분자일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 탄력성을 가지고 있으므로, 플렉서블 기판 상에 구비되어 기판이 휘어지는 경우라도 기능을 상실하지 않는 장점이 있다.
본 명세성에서 "전도성"이란 전기 전도성을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 상기 제1 경화물 또는 제2 경화물 내부에 포함되거나, 상기 제1 경화물의 표면 또는 상기 제2 경화물의 표면의 적어도 일부에 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물의 내부에 포함되어, 전도성 패턴부를 형성할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부를 형성하는 제1 경화물 또는 제2 경화물은 상기 전도성 물질을 포함하여 상기 패턴부를 전기 전도성을 갖도록 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물의 표면의 적어도 일부에 포함되어, 전도성 라인을 형성할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 패턴부를 형성하는 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물의 표면에 포함되어 전도성 라인 또는 전도성 네트워크를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물의 계면의 적어도 일부에 구비될 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 상기 제1 경화물과 상기 제2 경화물의 계면 상에 구비되어 전도성 라인 또는 전도성 네트워크를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 전도성 패턴을 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 상기 수지층의 일 측면으로부터 타 측면까지 연속되는 적어도 하나의 전도성 라인을 형성할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 전도성 패턴을 형성하여, 상기 수지층의 일 측면으로부터 타 특면까지 연속되는 전도성 라인 또는 전도성 네트워크를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 금속; 전도성 나노입자; 전도성 나노와이어 및 전도성 나노막대로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 Cu, Zn, Cr, Ag, Au, Pt 및 C로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 In계 산화물, Nb계 산화물, Ti계 산화물, Zn계 산화물 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 In계 산화물은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Nb계 산화물은 NbOx일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ti계 산화물은 TiOx일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Zn계 산화물은 GAZO(Ga1-xZnxO), AZO(Al1-xZn xO) 또는 GZO(Ga-doped ZnO)일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 표면 거칠기 값(Ra)은 3 ㎛ 이하일 수 있다.
본 명세서에서 "표면 거칠기 값(Ra)"은 3D Optical Profiler NV-2000 를 이용하여 측정한 값이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 표면 거칠기 값이 낮으므로, 전자소자에 적용하는 경우, 상기 전도성 적층체 상에 다른 부재 또는 층을 형성하는 경우 접합력이 높으며, 불량율을 낮출 수 있는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 면저항은 1,000 Ω/□ 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 면저항은 500 Ω/□ 이하, 보다 구체적으로, 200 Ω/□ 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 면저항은 1 Ω/□ 이상, 또는 10 Ω/□ 이상일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 광투과도는 550 ㎚ 파장의 빛에서 85 % 이상일 수 있다.
본 명세서에서 "광투과도"는 JASCO 사의 V-7100 UV-Vis Spectrophotometer 로 550 ㎚ 파장의 빛에서의 광투과도를 측정한 값이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 광투과도가 우수하고, 헤이즈 값이 낮으므로, 전자소자의 투명전극 및 광산란층 등의 용도로 사용이 가능하다. 나아가, 상기 전도성 적층체는 높은 광투과도로 인하여 광손실율이 적어 전자소자의 효율을 높일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 헤이즈 값은 3 이하일 수 있다.
본 명세서에서 "헤이즈 값"은 Murakami사의 color research laboratory HM-150 Hazemeter 를 이용하여 측정한 값이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물의 광굴절율 차이는 0.1 이하일 수 있다.
상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물의 광굴절율 차이가 작을수록, 상기 적층체의 헤이즈 값이 작아질 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물의 광굴절율의 차이가 0.1 이하인 경우, 상기 적층체의 헤이즈 값이 15 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분 간의 계면 장력이 1 mN/m 이상 20 mN/m 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분은 서로 비상용성의 성질을 가지며, 이러한 성질을 통하여 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 중 적어도 하나는 패턴을 형성하게 된다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분 간의 계면 장력이 1 mN/m 이상 20 mN/m 이하인 경우, 상기 패턴이 형성될 수 있다.
본 명세서의 "계면장력"은 서로 다른 물질의 계면의 면적을 감소시키는 힘을 의미할 수 있다. 또한, 상기 계면장력은 계면 에너지 또는 표면 장력을 총괄하는 의미일 수 있다. 두 물질 간의 계면장력이 크다는 것은 서로 비상용성이 커서 상분리 현상이 잘 일어나는 것을 의미할 수 있으며, 두 물질 간의 계면장력이 작다는 것은 서로 상용성이 커서 쉽게 섞일 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 계면장력(r12)은 H2O, CH2I2를 이용한 접촉각 측정법을 이용하여 어느 한 물질의 표면장력(r1) 및 다른 물질의 표면장력(r2)을 구한 후, 하기의 Fowkes Approach를 이용하여 계산이 가능하다. 또한, 접촉각을 알고 고체 또는 기체의 표면에너지를 안다면 하기의 Fowkes Approach를 이용하여 계면장력을 알 수 있다.
Figure pat00001
상기 식에서, 표면에너지는 극성(polar:p)과 무극성(disperse:d)으로 구분되고, 이 값들은 접촉각 측정법을 통하여 알 수 있다. 또한, 상기 식에서 r1 및 r2 는 각각의 물질의 표면장력을 의미하며, r12는 두 물질간의 계면장력을 의미한다.
보다 구체적으로, 액체간의 계면장력은 Kruss에서 출시한 Tension meter(모델명: K11)을 통하여 Ring method를 통하여 측정이 가능하고 액체와 고체간의 계면장력은 상기 Fowkes Approach를 통해서 계산이 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 상분리에 의하여 형성되는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 2 이상의 독립된 섬(island) 형상을 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 상기 섬 형상이란 패턴을 구성하는 단위가 서로 이격되어 배치되어 있는 것을 의미할 수 있다. 상기 패턴을 이루는 섬 형상의 단위는 일정한 형태를 가질 수도 있으며, 서로 상이한 형태를 가질 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 상기 렌즈 형상이란, 반구 형상, 타원 형상 또는 물방울이 기재 표면에 응집되어 있는 형상 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 렌즈 형상이 형성된 하면과의 접촉각은 예각 또는 둔각일 수 있다. 구체적으로, 상기 렌즈 형상이 형성된 하면과의 접촉각은 30 ° 이상 80 ° 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지층은 상기 기판에 접하여 구비되고, 상기 제1 성분과 상기 기판 간의 계면장력과 상기 제2 성분과 상기 기판 간의 계면장력의 차이가 1 mN/m 이상일 수 있다. 이 경우, 상기 수지층의 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기판과 상기 수지층 사이에 프라이머층을 더 포함하고, 상기 수지층은 상기 프라이머층에 접하여 구비되며, 상기 제1 성분과 상기 프라이머층 간의 계면장력과 상기 제2 성분과 상기 프라이머층 간의 계면장력의 차이가 1 mN/m 이상일 수 있다. 이 경우, 상기 수지층의 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분과 상기 수지층이 접하는 부재 간의 계면 장력과 상기 제2 성분과 상기 수지층이 접하는 부재 간의 계면장력의 차이가 1 mN/m 이상인 경우, 어느 하나의 성분이 상기 부재에 먼저 젖게 되고(wetting) 그 위에 다른 성분이 젖게 되어(wetting), 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 간의 계면장력의 차이에 의하여 2 이상의 렌즈 형상을 포함하는 패턴이 형성되게 될 수 있다. 나아가, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 간의 계면장력의 차이가 클수록 렌즈 형상 간의 거리가 멀어지게 되고, 렌즈 형상의 직경이 작아지게 되며, 렌즈 형상의 높이가 높아질 수 있다.
본 명세서의 상기 프라이머층은 상기 기판과 상기 수지층 사이에 구비되어 상기 기판과 상기 수지층의 접합력 또는 패턴 형성 등을 향상하기 위한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 프라이머층은 상기 기판과 상기 수지층 사이에 구비되는 기능층일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프라이머층은 상기 기판과 상기 수지층 사이에 구비되어, 상기 기판의 표면에너지를 변화시켜 상기 기판과 상기 수지층 간의 계면장력을 변화하는 역할을 할 수 있다. 그러므로, 상기 프라이머층은 상기 수지층의 패턴 형태를 변화시키는 역할을 할 수 있으며, 또한, 상기 기판과 상기 수지층의 접합력을 향상하는 역할을 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함하고, 상기 수지층 상면 전체 면적에 대하여, 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물의 패턴 면적은 10 % 이상 15 % 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함하고, 상기 렌즈 형상의 최대 직경은 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함하고, 상기 렌즈 형상의 높이는 100 ㎚ 이상 5 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 렌즈형상의 높이는 상기 렌즈 형상의 하면으로부터 상부까지의 최대 수직 거리를 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함하고, 상기 적어도 2 개의 인접하는 렌즈 형상 사이의 최단 거리는 10 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 인접하는 렌즈 형상 사이의 최단 거리는 상기 기판 상면의 평행한 면을 기준으로 어느 하나의 렌즈 형상과 가장 가까이 위치하는 다른 렌즈 형상과의 최단거리일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부는 불규칙 패턴을 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 "불규칙 패턴"이란 패턴을 구성하는 단위의 형상이 일정하지 않은 것을 의미할 수 있다. 또한, "불규칙 패턴"이란 패턴을 구성하는 단위의 크기가 일정하지 않은 것을 의미할 수 있다. 또한, "불규칙 패턴"이란 패턴을 구성하는 단위의 분포가 일정하지 않은 것을 의미할 수 있다.
나아가, 상기 "불규칙 패턴"은 상기 제1 성분과 상기 제2 성분이 서로 상분리하는 과정에서 형성되는 불규칙적인 패턴을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지층은 상기 기판에 접하여 구비되고, 상기 제1 성분과 상기 기판 간의 계면장력과 상기 제2 성분과 상기 기판 간의 계면장력의 차이가 1 mN/m 미만일 수 있다. 이 경우, 상기 수지층의 패턴부는 불규칙 패턴을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기판과 상기 수지층 사이에 프라이머층을 더 포함하고, 상기 수지층은 상기 프라이머층에 접하여 구비되며, 상기 제1 성분과 상기 프라이머층 간의 계면장력과 상기 제2 성분과 상기 프라이머층 간의 계면장력의 차이가 1 mN/m 미만일 수 있다 이 경우, 상기 수지층의 패턴부는 불규칙 패턴일 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분과 상기 수지층이 접하는 부재 간의 계면 장력과 상기 제2 성분과 상기 수지층이 접하는 부재 간의 계면장력의 차이가 1 mN/m 미만인 경우, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분이 모두 상기 부재에 젖게 되고(wetting), 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 비상용성으로 인하여 각자 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 상기 패턴부는 불규칙한 형상을 포함하게 되어 비정형의 패턴을 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물은 무정형의 형상이 반복되는 불균일 패턴을 형성하고, 상기 수지층 상면 전체 면적에 대하여, 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물의 패턴 면적은 20 % 이상 50 % 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 패턴부가 불규칙 패턴을 포함하는 경우, 상기 전도성 적층체의 헤이즈 값은 2 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지층은 1종 이상의 추가의 경화물을 포함하고, 상기 추가의 경화물은 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 중 적어도 1종 이상과 비상용성(immiscible)인 1종 이상의 추가의 모노머 또는 추가의 올리고머가 경화되어 형성된 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물은 각각 상기 기판의 동일 평면 상에 구비된 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경화물은 상기 기판 상에 구비되고, 상기 제2 경화물은 상기 제1 경화물 상에서 패턴을 형성하며 구비되는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 중 적어도 하나는 (메트)아크릴레이트계 화합물 또는 에폭시계 화합물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 기판을 사용할 수 있다. 구체적으로, 유리 기판, 박막유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 PET(polyethylene terephthalate), TAC(triAcetyl cellulose), PEN(polyethylene naphthalate), PEEK(polyether ether ketone) 및 PI(polyimide) 등의 필름이 단층 또는 복층의 형태로 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 적층체의 두께는 500 ㎚ 이상 5 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 싱기 전도성 적층체의 두께는 800 ㎚ 이상 1.5 ㎛ 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 기판을 준비하는 단계; 제1 성분, 제2 성분 및 용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계; 상기 조성물에 전도성 물질을 첨가하는 단계; 상기 기판 상에 상기 전도성 물질을 포함하는 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 조성물을 경화하여 수지층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 수지층은 상기 제1 성분이 경화되어 형성된 제1 경화물 및 상기 제2 성분이 경화되어 형성된 제2 경화물을 포함하며, 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물 중 적어도 하나는 패턴을 형성하는 상기 전도성 적층체의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질이 상기 제1 경화물 내에 포함되거나, 상기 제2 경화물 내에 포함되거나, 또는 상기 제1 경화물과 상기 제2 경화물의 계면에 위치할 수 있도록 상기 전도성 물질의 표면을 개질하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질의 표면을 개질하는 단계는 상기 전도성 물질의 표면에 친수성 치환기, 또는 소수성 치환기, 또는 친수성 치환기와 소수성 치환기를 결합시키는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질의 표면을 개질하는 단계는 상기 조성물에 분산제 및 리간드 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 리간드 물질이란 금속 또는 무기물이 배위결합할 수 있도록 도와주는 물질로서, 비공유 전자쌍을 포함하는 물질일 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 분산제 또는 상기 리간드 물질은 상기 전도성 물질과 함께 상기 조성물에 포함되어 상기 전도성 물질의 표면이 개질될 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질은 분산제에 의하여 표면이 친수성 또는 소수성으로 개질되어 상기 제1 성분 또는 상기 제2 성분 내에 분산될 수 있다.
또는, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질의 표면을 개질하는 단계는 상기 분산제 및/또는 상기 리간드 물질을 이용하여, 상기 전도성 물질의 표면의 일부를 친수성으로 치환하고, 나머지 일부를 소수성으로 치환하는 것일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 물질의 표면의 일부가 친수성으로 치환되고, 나머지 일부가 소수성으로 치환되고, 상기 전도성 물질은 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 계면에 존재할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 분산제는 PVP(poly vinyl pyrrolidone), F108(PEO-b-PPO-b-PEO), Brij(Poly Oxyethylene glycol alkyl ether), Triton X-100(Poly oxyethylene glycol octyl phenol ether), 글리세릴라우레이트(Glycerol alkyl ester)와 같은 비이온성 분산제; 및 CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide), 소듐 스티아레이트(sodium stearate), 및 SDS(sodiumdodecyl sulfate)와 같은 이온성 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 리간드 물질은 부탄올(butanol), 프로피오닉산(propionic acid)), 헥산올(hexanol)과 같은 친수성 계열의 물질; 및 디데칸티올(dedecanethiol), 올레익산(oleic acid), 올레일아민(oleyl amine), 헥사데실아민(hexadecyl amine)과 같은 소수성 계열의 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 분산제 또는 상기 리간드 물질의 농도는 상기 전도성 물질의 중량에 대하여 0.1 중량% 이상 10 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 분산제 또는 상기 리간드 물질의 농도는 상기 전도성 물질의 중량에 대하여 1 중량% 이상 5 중량% 이하일 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제조방법은 초음파를 이용하여 상기 조성물을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 용매는 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분을 모두 용해하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 용매는 상기 제1 성분을 용해하는 제1 용매, 상기 제2 성분을 용해하는 제2 용매를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 및 상기 제2 용매를 서로 섞이게 하는 상용화제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 중량비는 3:7 내지 7:3 일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 중량비는 5:5일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 전체의 함량은 상기 조성물 총중량에 대하여 10 중량% 이상 30 중량% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 조성물은 광개시제; 열개시제; 및 레벨링제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광개시제의 함량은 상기 제1 성분 및 제2 성분의 총중량에 대하여 0.01 중량% 이상 4 중량% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 레벨링제의 함량은 상기 조성물 총중량에 대하여 0.01 중량% 이상 3 중량% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 조성물을 도포하는 단계 이전에, 상기 기판 상에 프라이머층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 전도성 적층체를 포함하는 전극을 제공한다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극은 상기 전도성 적층체로 이루어질 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극은 필요에 따라 추가의 층을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[제조예 1] - 전도성 물질을 포함하는 용액의 제조
Ag 나노와이어 1 g을 IPA (isopropyl alcohol) 100 g에 넣은 후, 분산제인 0.02 g의 PVP(poly vinyl pyrrolidone)를 첨가하여 IPC 용액을 제조하였다.
상기 5 g의 IPC 용액을 5분간 8,000 rpm의 원심분리를 한 후, 용매인 IPA를 제거하고 남은 Ag 나노와이어 0.05 g을 클로로포름 20 g에 재분산 시켰다. 나아가, 상기 클로로포름 용액에 리간드 물질인 1.5 g의 헥사데실아민을 첨가한 후, 20시간동안 격렬하게 교반하였다. 이후, 5분간 8,000 rpm의 원심분리를 한 후, 용매인 클로로포름을 제거함으로써 PVP와 반응하지 않고 존재하는 헥사데실아민을 모두 제거하였다. 분리된 Ag 나노와이어 0.05 g을 톨루엔 5 g에 재분산 시켜 1 wt%의 Ag 나노와이어 용액을 제조하였다.
도 1은 제조예 1에 있어서, 분산제를 사용한 Ag 나노와이어의 여러 용매에 대한 분산도를 실험한 것을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 1은 PVP를 사용한 Ag 나노와이어가 물(H2O), MEK(methyl ethyl ketone), 헵탄 및 톨루엔에서 잘 분산되는지를 실험한 것이다. 도 1에서 알 수 있듯이, PVP를 사용한 Ag 나노와이어는 소수성 용매에는 잘 분산되지 않으며, 친수성 용매에는 매우 잘 분산되는 것을 알 수 있다.
도 2는 제조예 1에 있어서, Ag 나노와이어의 표면이 리간드 물질에 의하여 치환이 되어 물과 톨루엔의 계면에 위치하는 것을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 2는 물과 톨루엔의 계면에 콜로이드 입자가 형성되고, Ag 나노와이어가 물과 톨루엔의 계면에 위치한 것을 나타낸 것이다. 도 2에서, 검은색으로 나타난 부분이 Ag 나노와이어가 위치한 영역을 의미한다.
[실시예 1] 전도성 적층체의 제조
제1 성분으로서 소수성 아크릴레이트인 MB1000 (Miwon Specialty Chemical Co., Ltd.)을 25 wt%가 되도록 6 g의 톨루엔 용매에 녹여 제1 성분이 포함된 용액을 제조하였다. 제2 성분으로서 친수성 아크릴레이트인 WS2100 (Miwon Specialty Chemical Co., Ltd.)을 25 wt%가 되도록 6 g 의 IPC용액에 녹여 제2 성분이 포함된 용액을 제조하였다.
상기 제1 성분이 포함된 용액 1 g과 상기 제2 성분이 포함된 용액 1 g을 혼합하고, 광개시제로서 Irgacure907을 제1 및 제2 성분에 대하여 1 내지 4 wt% 로 첨가하였다. 나아가, 제조예 1의 방법으로 제조한 Ag 나노와이어 용액 2 g을 혼합하여 조성물을 제조하였다. 이때, Ag 나노와이어의 함량은 제1 및 제2 성분에 대하여 4 wt% 였다.
상기 조성물은 바코팅을 이용하여, 100 ㎛ 두께의 PET(polyethylene terephthalate) 상에 1.5 ㎛ 두께로 코팅하였다. 그리고, 80 ℃에서 1분 30초간 건조하고, 약 1,000 mJ/㎠의 UV 노광을 하여 전도성 적층체를 제조하였다.
실시예 1에 따라 제조된 전도성 적층체의 면저항은 200 Ω/□이었으며, 550 ㎚ 파장의 빛에서의 투과도는 88.9 %이었으며, 헤이즈 값은 1.4였다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 전도성 적층체의 200 배 반사모드 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
[실시예 2] 전도성 적층체의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 적층체를 제조하였으며, 다만 Ag 나노와이어의 함량은 제1 및 제2 성분에 대하여 2 wt% 로 조절하였다.
실시예 2에 따라 제조된 전도성 적층체의 면저항은 500 내지 1,000 Ω/□이었으며, 550 ㎚ 파장의 빛에서의 투과도는 90.1 %이었으며, 헤이즈 값은 1.2였다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 전도성 적층체의 200 배 반사모드 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4를 살펴보면 Ag 나노와이어가 제1 성분이 경화되어 형성된 제1 경화물 및 제2 성분이 경화되어 형성된 제2 경화물의 계면에 전도성 라인을 형성하며 구비된 것을 알 수 있다. 그러므로, 상기 전도성 적층체는 우수한 광투과도 및 낮은 헤이즈 값을 갖는 것과 동시에 낮은 면저항 또한 구현되는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 기판으로 사용한 PET의 경우, 550 ㎚ 파장의 빛에서의 투과도는 약 90 %이고, 헤이즈 값은 0.5임에 반하여, 상기 실시예에 따른 전도성 적층체의 광투과도는 크게 낮아지지 않았으며, 헤이즈 값도 전자소자의 투명 전극으로 사용하기에 적절한 낮은 값을 유지함을 알 수 있다.
[비교예]
100 g의 IPA 용매에 0.1 g의 Ag 나노와이어, 분산제인 PVP 0.01 g 및 폴리아크릴레이트 계열의 바인더 0.1 g을 첨가하여 용액을 제조하였다. 상기 용액을 바코팅을 이용하여, 100 ㎛ 두께의 PET(polyethylene terephthalate) 상에 1.5 ㎛ 두께로 코팅하고, 80 ℃에서 1분 30초간 건조하여 100 ㎚ 정도의 전도성 필름을 형성하였다.
도 5 및 도 6은 비교예에 따른 전도성 필름의 현미경 이미지를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 5는 비교예에 따른 전도성 필름을 200 배 반사모드 현미경으로 관찰한 이미지이며, 도 6은 비교예에 따른 전도성 필름을 주사전자현미경(SEM)으로 10,000 배로 확대한 이미지이다.
비교예에 따른 전도성 필름은 PET로부터 쉽께 떨어져 나가는 문제가 발생하였으며, 또한 스크래치 내성이 매우 약하여 외부의 충격에 의하여 필름이 손상되어 전극으로서 기능을 하지 못하였다.
비교예에 따른 전도성 필름의 경우, 측정된 면저항은 200 Ω/□, 투과도 89.4%, 헤이즈 0.8 정도로 투과도 및 전도성 등 모두 우수한 성질을 나타내지만 내스크래치성이 약하고 기재와의 부착력이 매우 떨어지는 문제가 발생하였다. 더불어 전도성을 유지하기 위해서는 최대한 낮은 두께를 유지해야 하기 때문에 추가적인 바인더를 넣어 부착성이나 내스크래치성을 확보할 수 없으므로, 비교예에 따른 전도성 필름은 전자소자에서의 사용이 불가능 하였다.
또한, 나노와이어의 두께는 약 20 ㎚ 내지 30 ㎚ 이므로, 상기 비교예에 따른 전도성 필름의 두께를 100 nm 이상으로 형성하는 경우 전기 전도성이 현저하게 저하되어 전도성 필름으로 작동하기 곤란한 문제도 발생한다.
하지만, 상분리를 이용한 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전도성 적층체는 두께에 거의 영향을 받지 않고 기재에 대한 부착력이 뛰어나며 내스크래치성이 확보되어 전자소자에 적합한 특성을 나타낸다.

Claims (35)

  1. 기판; 상기 기판 상에 구비된 수지층을 포함하고,
    상기 수지층은 제1 성분이 경화되어 형성된 제1 경화물; 상기 제1 성분에 대하여 비상용성(immiscible)인 제2 성분이 경화되어 형성된 제2 경화물; 및 전도성 물질을 포함하며,
    상기 제1 성분은 제1 모노머 또는 제1 올리고머이고,
    상기 제2 성분은 제2 모노머 또는 제2 올리고머이며,
    상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물 중 적어도 하나는 패턴부를 형성하는 전도성 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 물질은 상기 제1 경화물 또는 제2 경화물 내부에 포함되거나, 상기 제1 경화물의 표면 또는 상기 제2 경화물의 표면의 적어도 일부에 포함되는 것인 전도성 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 물질은 상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물의 계면의 적어도 일부에 구비되는 것인 전도성 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 물질은 전도성 패턴을 형성하는 것인 전도성 적층체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전도성 물질은 상기 수지층의 일 측면으로부터 타 측면까지 연속되는 적어도 하나의 전도성 라인을 형성하는 것인 전도성 적층체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 물질은 금속; 전도성 나노입자; 전도성 나노와이어 및 전도성 나노막대로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 전도성 적층체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 적층체의 표면 거칠기 값(Ra)은 3 ㎛ 이하인 것인 전도성 적층체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 적층체의 면저항은 1,000 Ω/□ 이하인 것인 전도성 적층체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 적층체의 광투과도는 550 ㎚ 파장의 빛에서 85 % 이상인 것인 전도성 적층체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 적층체의 헤이즈 값은 3 이하인 것인 전도성 적층체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 성분과 상기 제2 성분 간의 계면 장력이 1 mN/m 이상 20 mN/m 이하인 것인 전도성 적층체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부는 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 상분리에 의하여 형성되는 것인 전도성 적층체.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부는 2 이상의 독립된 섬(island) 형상을 포함하는 것인 전도성 적층체.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부는 2 이상의 렌즈 형상을 포함하는 것인 전도성 적층체.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 수지층 상면 전체 면적에 대하여, 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물의 패턴 면적은 10 % 이상 15 % 이하인 것인 전도성 적층체.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 렌즈 형상의 최대 직경은 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것인 전도성 적층체.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 렌즈 형상의 높이는 100 ㎚ 이상 5 ㎛ 이하인 것인 전도성 적층체.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 인접하는 렌즈 형상 사이의 최단 거리는 10 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인 것인 전도성 적층체.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부는 불규칙 패턴을 포함하는 것인 전도성 적층체.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 수지층 상면 전체 면적에 대하여, 상기 제1 경화물 또는 상기 제2 경화물의 패턴 면적은 20 % 이상 50 % 이하인 것인 전도성 적층체.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지층은 1종 이상의 추가의 경화물을 포함하고,
    상기 추가의 경화물은 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 중 적어도 1종 이상과 비상용성(immiscible)인 1종 이상의 추가의 모노머 또는 추가의 올리고머가 경화되어 형성된 것인 전도성 적층체.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물은 각각 상기 기판의 동일 평면 상에 구비된 것인 전도성 적층체.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 경화물은 상기 기판 상에 구비되고, 상기 제2 경화물은 상기 제1 경화물 상에서 패턴을 형성하며 구비되는 것인 전도성 적층체.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 중 적어도 하나는 (메트)아크릴레이트계 화합물 또는 에폭시계 화합물인 것인 전도성 적층체.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 적층체의 두께는 500 ㎚ 이상 5 ㎛ 이하인 것인 전도성 적층체.
  26. 기판을 준비하는 단계;
    제1 성분, 제2 성분 및 용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계;
    상기 조성물에 전도성 물질을 첨가하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 전도성 물질을 포함하는 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 조성물을 경화하여 수지층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 수지층은 상기 제1 성분이 경화되어 형성된 제1 경화물 및 상기 제2 성분이 경화되어 형성된 제2 경화물을 포함하며,
    상기 제1 경화물 및 상기 제2 경화물 중 적어도 하나는 패턴을 형성하는 청구항 1 내지 25 중 어느 한 항에 따른 전도성 적층체의 제조방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 전도성 물질이 상기 제1 경화물 내에 포함되거나, 상기 제2 경화물 내에 포함되거나, 또는 상기 제1 경화물과 상기 제2 경화물의 계면에 위치할 수 있도록 상기 전도성 물질의 표면을 개질하는 단계를 더 포함하는 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 전도성 물질의 표면을 개질하는 단계는 상기 전도성 물질의 표면에 친수성 치환기, 또는 소수성 치환기, 또는 친수성 치환기와 소수성 치환기를 결합시키는 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  29. 청구항 26에 있어서,
    상기 용매는 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분을 모두 용해하는 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  30. 청구항 26에 있어서,
    상기 용매는 상기 제1 성분을 용해하는 제1 용매, 상기 제2 성분을 용해하는 제2 용매를 포함하는 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 용매는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 서로 섞이게 하는 상용화제를 더 포함하는 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  32. 청구항 26에 있어서,
    상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 중량비는 3:7 내지 7:3 인 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  33. 청구항 26에 있어서,
    상기 조성물은 광개시제; 열개시제; 분산제 및 레벨링제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  34. 청구항 26에 있어서,
    상기 조성물을 도포하는 단계 이전에, 상기 기판 상에 프라이머층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 전도성 적층체의 제조방법.
  35. 청구항 1 내지 25 중 어느 한 항에 따른 전도성 적층체를 포함하는 전극.
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